So bleibt der Akku fit: E-Autos richtig laden
Laden statt Tanken lautet die Devise bei Elektroautos. Doch ist genau das auch die Krux, denn im Vergleich zum Dieseltank verliert eine Autobatterie stetig an Leistung. Batteriealterung heißt das Stichwort. Laut einer Studie von Geotab liegt dieser, im Fachjargon Degradation genannte, Prozess bei rund 1,8 Prozent jährlich. Verursacht wird sie durch die Lade- und Entladezyklen, aber auch die Fahrweise und Umwelteinflüsse.
Das ist besonders ärgerlich, da der Akku das teuerste Bauteil ist – je nach Größe entfallen bis zu 30 Prozent der Produktionskosten eines E-Autos auf seinen „Stromtank“. Die Hersteller geben in der Regel eine Garantie auf den Akku. Meist sind das zwischen acht bis zehn Jahren oder sie machen es an der Laufleistung fest. Dann bewegen sich Zahlen zwischen 150.000 und über 200.000 Kilometer. Doch nicht selten schaffen die Hochvolt-Akkus 300.000 Kilometer oder sogar mehr. Warum?
Auch wenn die Batteriealterung ein normaler Prozess ist, ergibt es Sinn, das Herz des E-Autos so schonend wie möglich zu behandeln. Das bedeutet jedoch nicht, den Wagen in der Garage zu lassen und sich nur an seinem Anblick zu freuen! Mit dem richtigen Lademanagement und der richtigen Fahrweise lässt sich der Alterungsprozess der Batterie nämlich deutlich verlangsamen. Und daher gilt: Gewusst wie! Mit den folgenden Tipps hält ihr Akku länger durch und das spart bares Geld.
Wie funktioniert ein Akku im Elektroauto?
Ein Akku besteht aus vielen Einzelzellen. Diese können unterschiedliche Formen annehmen. Beispielsweise arbeitet Tesla mit zylindrischen Zellen und der Volkswagenkonzern mit prismatischen Zellen. Diese werden wegen der benötigten hohen Leistung in einem E-Auto zu Modulen zusammengebaut. Zwei Angaben sind bei E-Auto-Batterien wichtig: die Leistung und die Kapazität.
Die Leistung gibt an, wie viel Energie der Akku abgeben kann, sie wird in Kilowatt (KW) gemessen. Die Kapazität eines Akkus gibt an, wieviel Energie er speichern kann, das sind Kilowattstunden (kWh).
Meist kommen Lithium-Ionen-Akkus zum Einsatz. Lädt die Batterie, wandern diese Lithium-Ionen von der Kathode zur Anode. Beim Entladen gehen sie den umgekehrten Weg. Doch jeder dieser Lade- und Entladeprozesse hat Folgen: Die Batteriezellen altern, die Bewegungen der Ionen werden mit der Zeit langsamer.
Diese 4 Faktoren lassen E-Autobatterien altern
Wie ein Mensch altert auch ein Akku. Bemerkbar macht sich das in der nachlassenden Speicherkapazität. Das heißt, über die Zeit speichert die Batterie immer weniger kWh. Das sind die Faktoren, die die Degradation eines Akkus begünstigen:
Mikrokristalle: Das liegt daran, dass sich bei jeder Ladung winzige Lithium-Kristalle an den Elektroden ablagern. Werden diese zu groß, kann das zu einem Kurzschluss führen.
Temperatur: Besonders hohe, aber auch sehr tiefe Temperaturen beschädigen die Chemikalien in der Batteriezelle. „Hohe Temperaturen schaden vor allem den flüssigen Elektrolyten in den Batterien und es kommt – manchmal auch ganz plötzlich – zu einem massiven Leistungsverlust“, erklärt der TÜV SÜD-Experte Alexander Depre. Auch schnelle Wechsel zwischen kalt und warm sind schlecht für den Akku und können unter Umständen Kondensation verursachen.
Ladehub: Beim Diesel oder Benziner ist es einfach: Ist man schon einmal an der Tankstelle, macht man den Tank auch voll. Das gilt für Elektroautos nicht – zumindest ist es nicht akkuschonend, denn ein hoher Ladehub – von sehr gering bis randvoll – begünstigt die Bildung von Mikrokristallen, die dem Akku schaden.
Hohe Geschwindigkeit: So sehr das schnelle Beschleunigen und Tempo 150 mit dem E-Auto auch Spaß macht – es strapaziert die Batterie durch die hohe Leistungsabgabe.
7 Tipps für ein langes Akkuleben im E-Auto
Tipp 1: Regelmäßiges Vollladen und Leerfahren des Akkus vermeiden
Am besten ist es, den Ladezustand zwischen 20 und 80 Prozent zu halten. So lassen sich Extreme in der Spannung vermeiden. Wer also bei 20 oder 30 Prozent Ladung das Auto bereits wieder an die Ladestation anstöpselt, vermeidet diese schädlichen Extreme. Auch die ständige 100-prozentige Vollladung sollten Sie vermeiden und dem Batteriemanagement besser die 80-Prozent-Grenze vorgeben.
Tipp 2: Zum richtigen Zeitpunkt laden
Am besten ist es, nach einer Fahrt zu laden, nicht direkt nach dem Losfahren. Dann hat der Akku meist noch nicht seine optimale Temperatur zum Laden erreicht.
Tipp 2: Ladezustand, wenn das Auto länger steht
Wird das E-Auto längere Zeit nicht genutzt, etwa im Urlaub oder bei Krankheit, sollte der Ladezustand der Batterie im mittleren Bereich gehalten werden. Das sind zwischen 30 und 50 Prozent. Eine Untersuchung der RWTH Aachen hat gezeigt, dass die Batterie eines E-Autos, das zwei Jahre bei 100 Prozent Ladung stillsteht, anschließend 15 Prozent weniger Kapazität besitzt. Liegt der Ladezustand dagegen bei 20 Prozent, hält sich der Verlust in Grenzen.
Tipp 3: Extreme Temperaturen vermeiden
Die beste Leistung und höchste Lebensdauer erreicht eine Batterie im Temperaturfenster zwischen 20 und 30 Grad Celsius – das ist sozusagen ihre Wohlfühltemperatur. Parken Sie also im Sommer im Schatten, im Winter ist ein Platz in der Garage ideal. Sonst muss das Batteriemanagement zur Vorwärmung oder zur Kühlung eingreifen – beides kostet Reichweite.
Tipp 4: Schnellladen nicht zur Regel machen
Eine langsame Aufladung mit 11 KW dauert zwar länger, ist dafür aber sehr schonend für den Akku. Wer häufig schnellladen muss – je nach Fahrzeug zwischen 50 und 300 kW – belastet den Akku. Das kann sich negativ auf die Lebensdauer auswirken. Laut Aviloo Battery Diagnostics kann regelmäßiges Schnellladen die Degradation um bis zu 17 Prozent erhöhen. Es spricht allerdings nichts dagegen, auf längeren Reisen an eine DC-Schnellladestation zu fahren, im normalen Alltag ist der normale AC-Wechselstrom zuhause oder am Arbeitsplatz jedoch vorteilhafter für die Zellchemie – und in der Regel auch günstiger für den Geldbeutel.
Tipp 5: Akku fürs Schnellladen vortemperieren
Besonders für das Schnellladen ist die optimale Batterietemperatur wichtig. Steht eine längere Fahrt an, sollten Sie den Autoakku nicht kurz vor der Fahrt „aus dem Stand“ schnellladen, sondern die Batterie durch eine Fahrt auf Betriebstemperatur zu bringen und erst dann an die DC-Säule zu fahren. Alternativ können Sie auch das Batteriemanagement anweisen, eine Vortemperierung vorzunehmen. Das ist auch unterwegs sinnvoll, wenn die Batterie zu heiß ist, dann kühlt das Batteriemanagement den Energiespeicher auf die optimale Temperatur herunter. Nutzen Sie die Routenplanung zusammen mit einer Ladestopp-Planung, sollte die Software das automatisch erledigen.
Tipp 6: Lieber einen Ladestopp mehr auf der Langstrecke
Kurz vor einer großen Tour darf der E-Autoakku auch zu 100 Prozent geladen werden, auch auf den Zwischenstopps ist das kein Weltuntergang. Oft wird die maximale Ladeleistung jedoch sowieso nur bis zu einer Batterieladung von 80 Prozent zur Verfügung gestellt. Die letzten 20 Prozent laufen mit einer reduzierten Leistung und sind entsprechend langsamer. Wer es eilig hat und keine lange Pause plant, tut also gut daran, die 80 Prozent auszunutzen und lieber einen weiteren Ladestopp einzuplanen. Das ist dann auch für den Fahrer oder die Fahrerin weniger stressig!
Tipp 7: Mit moderater und gleichmäßiger Geschwindigkeit fahren
Starkes Beschleunigen und ein hohes Tempo auf der Autobahn bringen das Batteriemanagementsystem schnell an seine Grenzen. Beides erhöht die Akkutemperatur durch die hohe Leistungsabgabe. Besonders schädlich sind daher sogenannte Quickstarts mit noch kaltem Akku im Winter. Besser ist es, ein gleichmäßiges Tempo einzuhalten und so die Batterie nach dem Start langsam auf eine höhere Temperatur zu bringen und dann auch nicht zu überhitzen.
Wie wirkt sich bidirektionales Laden auf den Akku aus?
Die Zahl der Elektroautos, die Strom nicht nur laden, sondern auch dem Stromnetz wieder zur Verfügung stellen können, steigt. Dabei handelt es sich um das sogenannte bidirektionale Laden, auch Vehicle to Home (V2H) oder Vehicle to Grid (V2G) genannt. Für Haushalte und Unternehmen mit eigener Photovoltaikanlage ist das natürlich perfekt, denn der tagsüber produzierte Strom kann im Auto zwischengespeichert werden und fließt nachts über eine entsprechende Wallbox wieder zurück.
Eine aktuelle Studie der RWTH Aachen hat jetzt herausgefunden, wie hoch die zusätzliche Belastung ist, denn die ist abhängig von der Art des Ladens. Nach zehn Jahren betrug die zusätzliche Alterung durch V2G zwischen 1,7%p und 5,8%p. Dies entspricht einem Kapazitätsverlust von 0,9 bis 3,1 kWh oder 5,8 bis 19,2 km Reichweite nach WLTP. Diese Kapazität kostet heute ca. 100 bis 300 Euro Investition, bringt aber über 600 Euro pro Jahr. Die simulierte 52 kWh Batterie erfuhr dabei jährlich einen zusätzlichen Energiedurchsatz von 4,70 MWh.
Je flacher ein Be- und Entladezyklus im V2G-Betrieb ist, desto schonender ist dieser für die Batterie. Zusätzlich müssen extreme Ladezustände mit 0 Prozent und 100 Prozent möglichst gemieden werden.
Akku reparieren statt austauschen
Lässt die Leistung dramatisch nach, ist ein neuer Akku nicht unbedingt die beste Lösung. Bei Batterien, die nicht nach der Cell-to-Pack-Methode gefertigt wurden, lassen sich unter Umständen einzelne defekte Zellmodule austauschen. Bei Cell-to-Pack sind die einzelnen Module nicht mehr ansteuer- und austauschbar. Die Reparatur ist nicht nur ressourcenschonender, sondern auch sehr viel günstiger!
Blick in die Zukunft: Welche Akku-Technologien stehen in den Startlöchern?
Bislang verbauen die Autohersteller ausschließlich Lithium-Ionen-Batterien. Doch vor allem aus China kommen zwei weitere vielversprechende Technologien:
Feststoffbatterien: Sie arbeiten mit festen Stoffen statt flüssige Elektrolyten. Dadurch steigt die Energiedichte und gleichzeitig sinkt das Brandrisiko. Die Hoffnung liegt darauf, dass Feststoffbatterien die Ladezeiten deutlich verkürzen könnten.
Natrium-Ionen: Diese Batterien kommen ohne Lithium und Kobalt aus. Das ist zwar günstiger und umweltfreundlicher, allerdings bietet die Technologie eine geringere Energiedichte. Doch der chinesische Batteriehersteller BYD ist ganz vorne in der Na-Ion-Batterieforschung.
FAQ – E-Autos batterieschonend laden
Wie lange hält ein Akku im E-Auto?
Die Hersteller geben eine Garantie zwischen acht bis zehn Jahren, oder einer Laufleistung von 150.000 bis 200.000 km. In vielen Fällen schaffen die Akkus jedoch mehr als 300.000 km, wenn sie gut gepflegt werden.
Welche Faktoren beschleunigen die Akkualterung?
Mikrokristalle, die sich bei tiefem Entladen und anschließenddem Vollladen in der Batterie ablagern, sind ein Alterungsfaktor. Extreme Temperaturen, sowohl sehr hohe als auch sehr niedrige, schädigen ebenfalls die Batteriezellen. Häufiges Schnellladen und hohes Tempo beim Fahren wirken sich ebenfalls negativ auf die Lebensdauer des Akkus aus.
Warum altern Akkus in E-Autos überhaupt?
Akkus altern durch Ladezyklen (Ein- und Entladen), Umwelteinflüsse und die Fahrweise. Im Durchschnitt verlieren sie etwa 1,8 Prozent ihrer Kapazität pro Jahr.
Was passiert mit einem kaputten Akku?
Sind einzelne Batteriezellen kaputt, lassen sie sich unter Umständen austauschen. So muss nicht der komplette Akku ausgetauscht werden. Das ist sowohl nachhaltiger als auch günstiger.
Schadet bidirektionales Laden dem E-Autoakku?
Häufiges Laden und Entladen belastet die Batterie des Elektroautos. Daher sollte das bidirektionale Laden nicht als Standard genutzt werden, sondern sehr gezielt.
